Inside the final black hole: puncture and trapped surface dynamics
Inside the final black hole: puncture and trapped surface dynamics
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最终黑洞内部：穿刺和捕获表面动力学
DOI：
10.1088/1361-6382/ab9c6b
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发表时间：
2020
影响因子：
3.5
通讯作者：
Shoemaker, Deirdre
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Evans, Christopher;Ferguson, Deborah;Khamesra, Bhavesh;Laguna, Pablo;Shoemaker, Deirdre
在黑洞双星的数值模拟中，一种流行的方法是将黑洞建模为时空结构中的穿孔。用视界，即最外层边缘外捕获面（mots）来跟踪黑洞穿孔的位置和性质。当两个黑洞相互靠近时，一个共同的视界突然出现，吞没了两个黑洞，并发出合并的信号。在动力学视界的框架下，详细研究了普通视界的演化及其与引力波发射的关系。我们提出了mots的动力学研究及其在最终黑洞内部的穿孔。研究的重点是不同初始分离和质量比的正面合并。我们发现mts在大部分参数空间上是相交的。我们表明，在这些情况下，他们没有，这是因为在研究中使用的移动穿刺计条件的奇异性避免特性。虽然我们无法进行持续足够长的进化来显示刺穿的最终命运，但我们的结果表明，mts总是相交的，并且在后期它们的重叠只是部分的。因此，mts内部的穿孔，虽然彼此足够接近，可以有效地作为一个单一的穿孔，但不会合并。
A popular approach in numerical simulations of black hole binaries is to model black holes as punctures in the fabric of spacetime. The location and the properties of the black hole punctures are tracked with apparent horizons, namely outermost marginally outer trapped surfaces (MOTSs). As the holes approach each other, a common apparent horizon suddenly appears, engulfing the two black holes and signaling the merger. The evolution of common apparent horizons and their connection with gravitational wave emission have been studied in detail with the framework of dynamical horizons. We present a study of the dynamics of the MOTSs and their punctures in the interior of the final black hole. The study focuses on head-on mergers for various initial separations and mass ratios. We find that MOTSs intersect for most of the parameter space. We show that for those situations in which they do not, it is because of the singularity avoidance property of the moving puncture gauge condition used in the study. Although we are unable to carry out evolutions that last long enough to show the ultimate fate of the punctures, our results suggest that MOTSs always intersect and that at late times their overlap is only partial. As a consequence, the punctures inside the MOTSs, although close enough to each other to act effectively as a single puncture, do not merge.
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